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26GHz26GHz26GHz26GHz脉冲雷达万讯26GHz脉冲雷达物位计２万讯26GHz26GHz26GHz26GHz脉冲雷达物位计概述深圳万讯在2004年推出26GHz喇叭式的调频连续波雷达，2009年推出球状天线调频连续波雷达，2011年又推出26GHz脉冲雷达物位计。该款雷达主要是对原有雷达产品线的补充，构成不同用途和层次的产品，满足不同用户和市场的需要。大家知道，球状天线的调频连续波雷达在这几年的使用中，非常有特点，很受用户和设计院欢迎，该产品具有信号功率强，抗干扰能力强，精度高，可以广泛用于复杂工况；如带有搅拌、蒸汽和一定泡沫的液体；带有大量粉尘、介电常数小和料位不平的固体；球天线可以避免冷凝水和高粉尘对雷达天线的污染；有空频谱分析可以消除固定干扰源；有频谱图可以实时分析不同距离的信号和强度有多种文字（包括中文）用户界面。调频连续波的雷达硬件中有多个高性能的DSP（信号处理器）芯片和大量的复杂软件，特别是为了实现二线制，增加了许多算法和成本，球状天线结构对于高粉尘非常有效，但是对于防腐/蒸汽密封就有一定的难度；高温高压受到一定的限制。如果采用26GHz脉冲雷达，由于脉冲雷达计算和算法比较简单，不需要多DSP和复杂的算法，使得各方面的成本有所降低，介于脉冲雷达原理和工作方式，微波能量比较小，穿透能力弱，由于信号处理的基础为电压信号，容易受各种干扰，但是对于：适用场合：�介电常数比较大，例如以水为基础的液体；�罐体高度不是非常高；�如果是固体，但是介电常数大于3（εr3），粉尘不是非常大；�精度要求不是非常高；�用户预算受到一定的限制以上情况下，可以考虑选择脉冲雷达，事实上，还是有许多场合还是可以选择脉冲雷达。主要特点：�工作频率为26GHz，波束角比较小；DN80天线为5°（半角）；DN100天线为4°；�将调频连续波产品中许多特点延续到脉冲雷达中，球状天线的特点可以保护微波天线和防止粉尘的污染；如空频谱，测量自检，固定电流输出设定；各种方便用户的人性化显示，�雷达天线有316喇叭（DN80/DN100/DN150)；有DN80PP，DN150PP和DN80PTFE的球天线；有DN200抛物面天线，有完全防腐的PTFE天线；�由于经济性的原因，将雷达分为多种用途和测量范围，有液体和固体之分，有20米和50米之分，有用于防腐或者隔爆等不同应用，不建议互相互换；�就软件算法而言，引入了调频连续波中的空频谱技术，对固定的干扰进行识别；有类似的功率谱/空频谱和相关谱曲线屏幕显示；有信号实时包络线，提供现场调试；有许多调频连续波产品的特征；�对于金属罐顶/罐底的多次反射干扰，软件处理中增加了首波信号处理，结合实时包络线的显示简单有效处理干扰，是许多其它脉冲雷达不及的万讯26GHz脉冲雷达物位计产品说明和安装说明３�实时性强:由于脉冲雷达算法简单，数据处理量要比调频连续波小的多，可以快速信号处理，3次/秒测量，1次/秒信号输出。工作原理�脉冲雷达与调频连续波雷达的本质不同是在于，距离信号的表现形式分别为发射微波的频（率）差和时（间）差，调频连续波测量的信号值转换成频率和频谱信号，脉冲雷达处理的是毫伏信号在测量过程中：�脉冲雷达的发射机制是脉冲方式，调频连续波是连续波发射方式，所以后者的发射功率强；�基本原理是大体相同的，雷达物位计将发射微波脉冲，以光速（在空气中）传播，碰到被测介质表面（介电常数必须大于传播介质的介电常数），部分微波被反射回来(反射量取决于料面平整度/介电常数大小），被同一天线接收，介质的反射量（率）越大，信号就越强，越好测量；反射量（率）越小，信号就越弱，越容易受干扰；部分微波穿过介质到罐底或者反射到其它方向（穿透量和其它方向的反射量将构成多重发射和干扰信号）。发射脉冲与接收脉冲的时间间隔△t与天线到被测介质表面的距离D成正比（脉冲雷达）；频差△f与距离成正比是调频连续波的测量基础。如下图所示：脉冲雷达原理图调频连续波雷达原理图�脉冲雷达由于采用微波脉冲信号，是间断性发射脉冲方式，所以脉冲雷达可以做到功率比较低，一般为60nW/cm2(距离为1米时），2.5nW/cm2(距离为5米时）。由于电磁波的传播速度极高，发射脉冲与接受脉冲的时间间隔很小（纳秒量级）很难确认，Maxonic26GHz脉冲雷达采用一种特殊的相关解调技术，可以准确识别发射脉冲与接收脉冲的时间间隔，从而能够比较精确的计算出天线到被测介质表面的距离，其精度为+/-3mm（液体），+/-10~20mm(固体）。特点描述：1.26GHz高频微波脉冲a.波束角度小，能量集中，安装位置的选择灵活性更大；b.具有更强的抗干扰能力，提高了测量精度和稳定性；c.波长更短，对于粉料、颗粒等物位测量效果更佳；2.二线制/四线制通讯仪表a.二线制：4~20Ma+HART，24VDC供电，b.四线制：4~20Ma+Modbus，24VDC或者220VAC供电，c.电源中加有特别的滤波处理，可以消除来自电源网的噪音和干扰；3.外壳a．外壳材质可以选择铝合金、不锈钢或者工程塑料；b．双腔/单腔可选（全系列），以满足本安和防爆等特殊场合的要求；4.防腐天线，a.采用喇叭衬PTFE，安装方便，防腐效果好；双腔外壳万讯26GHz脉冲雷达物位计４b.喇叭下方加PTFE锥体，满足压力比较大，量程可以到25米；c.最高介质温度可以到130度，温度小于4公斤。5.喇叭天线a.多种喇叭天线规格，DN50，DN80或者更大（DN100，125，...）；b.天线材质可以为304、316L,或者HC合金；c.天线可以加长到0.6米左右（自身长度300mm，天线延长300mm），以满足不同罐体安装和不同介质的需要；d.发射角度小，3º(DN150,半角)，4º(DN100,半角),6º(DN80,半角)和9º(DN50,半角)；e.最大测量范围60米，法兰面的温度范围：-40~400℃，压力40bar。6.球型/抛物面天线a.防尘效果好，可用于灰尘较大的场合b.抛物面天线的最大量程可以到60米以上（介电常数大于10），或者50米（介电常数1.8-10），使用抛物面天线，信号发射/接收强度可以增加，波束角也大大减小。7.软件特点：为时域测量方法，算法简单，容易引入干扰；必须通过软件的手段克服和消除各种干扰；a)空频谱技术：通过实时测量包络线（相当于功率谱）和当前固定干扰包络线（空罐固定干扰谱），进行按照距离进行计算/叠加,消除干扰，实时提供相关曲线，可以进行距离方向/信号峰值方向放大，可以找出现场的各种干扰源，以达到有效识别和克服干扰。空频谱中有新建/更新/删除/编辑选项，彼此有不同的功能，有效提供消除干扰的能力；b)首波信号处理：对于信号反射比较强的罐顶和罐底，会产生多次反射，会在信号之后有一个可能比信号要强的多的反射，来抢信号；或者物位产生的回波信号弱于干扰信号，导致无法正确扑捉物位信号，通过菜单中的首波产品将认定的物位信号增强/减弱，从干扰信号中挑选出物位信号c)各种人性化的显示：i.可以实时显示的信号包络线，曲线上有最大的反射信号位置，当前认定的距离值（按第一个键）；ii.可以实时显示当前4~20mA输出的制定值（距离/物位），传感器工作状态和输出棒图（按第一个键）；iii.可以实时显示当前距离/物位/输出电流值/与当前输出对应的百分数（按第二个键）iv.提供一些自检和系统自检，实时显示传感器状态，反射信号强度；给定电流输出（检查回路电压和回路接线状态）；v.密码保护：对于菜单进入和修改，可以设置密码进行保护；vi.罐顶/罐底偏置：提供不同要求的输出和显示提供偏置设置，以保证表头显示与用户系统显示一致；vii.标定和其它：有系统精度标定单元，有4mA和20mA标定单元，有产品序列号等重要信息显示小结26GHz脉冲雷达发射功率虽然比调频连续波雷达小，抗干扰能力也比较差，但是在工况相对简单的液位/料位测量，且介质介电常数较大时26GHz高频脉冲雷达一样能够用得很稳定。特别是强腐蚀场合，像硫酸、硝酸等介质的测量，我们脉冲雷达的防腐天线能够很好的适应，不需要像调频连续波球形雷达那样增加防腐护套等附件，安装使用起来非常方便。同时，调频连续波雷达因为在性能上优于脉冲雷达，所以价格比较昂贵。万讯公司所推出的26GHz脉冲雷达价格相对于调频连续波雷达来说比较实惠，对于工况不是很复杂，精度不是很高的场合完全可以使用此款雷达，真正替客户实现“物美价廉”的愿望，在该产品中到处都可以看到调频连续波的功能和菜单。万讯26GHz脉冲雷达物位计产品说明和安装说明５技术规格基本原理26GHz脉冲雷达（TDR时间域反射原理雷达）测量范围腐蚀性液体应用0~15m普通耐高温、高压型液体应用0~20m料仓应用0~60m测量精度PTFE棒状/锥形天线±5mm不锈钢喇叭天线±3mm不锈钢喇叭/球形天线±15mm最大负载350欧姆分辨率±1mm过程温度腐蚀性液体应用-40℃～+130℃普通耐高温、高压型液体应用-60℃～+400℃料仓应用-60℃～+400℃过程压力腐蚀性液体应用-0.1～0.5mPa普通耐高温、高压型液体应用-0.1～4mPa料仓应用-0.1～4mPa介电常数≥1.8防护等级IP67材质外壳部分铝/不锈钢(待定）/工程塑料(单腔或双腔可选）接液部分不锈钢（316L），PTFE过程接口不锈钢（316L），PTFE密封部分Viton（-40...+130℃）Kalrez（-20...+130℃）石墨（-60~400℃）过程连接螺纹连接G1-1/2″、NPT1-1/2″法兰连接各种DIN和ANSI法兰，PN40以下电源/通讯协议两线制16~30VDC/HART四线制22.8~26.4VDC/Modbus四线制198~242VAC/Modbus输出信号4~20mA电缆入口M20×1.5；NPT1/2″接线端子1...1.5mm2ATEXATEX：EExiaⅡCT6；EExdiaⅡCT6万讯26GHz脉冲雷达物位计６MaxonicMaxonicMaxonicMaxonic26GHz26GHz26GHz26GHz脉冲雷达选型表MRA-X/A/B/C/D/E/F/G/H序号内容代码选型说明X天线种类喇叭天线(最高法兰温度200℃)B球状天线(最高法兰温度100℃(PP),150℃(PTFE))A天线材质S6316L不锈钢/1.4404PT工程塑料HC哈氏合金C-22B天线类型AT11/AT12DN50（5m）/DN80（10m）喇叭外包PTFE，用于强腐蚀性液体（压力3bar，温度130°C）任何型号的测量范围取决于AT21/AT22/AT23DN50（5m）/DN80（10m）/DN123（15m）喇叭+PTFE锥体，用于强腐蚀性液体（压力3bar，130°C）AT31/AT32/AT33DN80（10m）/DN100（15m）/DN125（25m）不锈钢喇叭天线，用于普通液体（压力40bar，200°C）AT41/AT42/AT43DN80（10m）/DN100（15m）/DN125（25m）不锈钢喇叭天线，用于固体料仓（温度200°C）AT51/AT52DN100喇叭（50m）/DN200抛物面（60m）天线，用于固体料仓（温度200°C）AT6DN80PP球状天线，用于固体料仓（量程8米，100°C）AT7DN80PTFE球状天线，用于固体料仓（量程8米，150°C）AT45/AT46天线加长/防尘罩（如果需要，型号中含有该编码）C过程密封S1Viton-60~130℃(AT1AT2AT3AT4AT5）S2Kalrez-60~250℃(AT3AT5）S3石墨-60~400℃(AT3AT5）D过程连接DF0螺纹式连接：G1-1/2”ADF1法兰式连接：DN50、PN40RFDF2法兰式连接：DN80、PN16RFDF3法兰式连接：DN80、PN40RFDF4法兰式连接：DN100、PN16RFDF5法兰式连接：DN100、PN40RFDF6法兰式连接